17.8.1.2. Сушилки с перемешиванием материала

Барабанные сушилки. Данные сушилки являются непрерывными, по большей части атмосферными, но в определенных случаях вакуумными, в качестве сушильного агента, как правило, используют топочные газы, движущиеся в одном направлении с зернистым или кусковым материалом.

Топочные газы могут образовываться непосредственно в топке 1 барабанной сушилки (рис. 17.14) при сжигании топлива (обычно природного газа), поступающего через штуцер 2, в воздухе, входящем через штуцер 3. Если температура топочных газов слишком велика, то они смешиваются с дополнительным количеством воздуха, поступающего через штуцер 4, в смесительной камере 5 и проходят в цилиндрический барабан 7. Туда же через питатель 6 подается влажный материал. Прямоточное движение сушильного агента и высушиваемого материала позволяет избежать излишнего перегрева последнего, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с наиболее влажным и холодным материалом. Барабан 7 расположен под углом к горизонту (1 7) и вращается с малой скоростью (58 об/мин) за счет электродвигателя 9, шестеренной передачи 10 с редуктором и зубчатого венца 8, обеспечивая перемешивание материала и его перемещение вдоль барабана. Время

Рис. 17.14. Барабанная сушилка: 1 топка; 2штуцер для подачи топлива; 3, 4штуцеры для подачи воздуха; 5смесительная камера; 6питатель; 7барабан; 8зубчатый венец; 9электродвигатель; 10шестеренная передача с редуктором; 11разгрузочная камера; 12циклон; 13вакуум-насос; 14штуцеры для отвода материала; 15подпорное кольцо.

пребывания материала в барабане определенной длины (до 27м) регулируется углом его наклона и скоростью вращения. Высушенный материал и отработанные газы поступают в разгрузочную камеру. Газ отделяется от мелких частиц материала в циклоне 12 и отсасывается вакуум-насосом 13, а материал отводится через штуцеры 14.

Даже если сушилку можно считать атмосферной (давление в ней близко к атмосферному), она, тем не менее, работает под небольшим разрежением, так как газы не нагнетаются, а отсасываются из нее. Это препятствует утечке топочных газов через неплотности соединений. В определенных случаях (термочувствительные, токсичные материалы) сушку проводят при большем вакууме. Необходимый уровень заполнения барабана материалом (20%) обеспечивается подпорным кольцом 15, устанавливаемым на выходе из барабана. Для лучшего перемешивания материала и создания большей поверхности контакта фаз в барабан помещают насадку, захватывающую материал при вращении барабана и распределяющую его по всему сечению последнего. Вид насадки определяется размером, формой и свойствами материала.

Достоинствами барабанных сушилок являются равномерность высушивания материала, высокая интенсивность процесса, а недостатками сложность, необходимость уплотнений и затрат на вращение барабана, шум.

Сушилки со взвешенным слоем материала. Они предназначены, в основном, для сушки зернистых материалов. В качестве сушильного агента может использоваться нагретый воздух или топочные газы. Перемешивание материала в данных сушилках осуществляется за счет потока сушильного агента. Конструкция и принцип работы однокамерной сушилки схожи с изображенным на рис. 16.7 адсорбером непрерывного действия с псевдоожиженным слоем адсорбента. Только процесс идет в обратном направлении (распределяемый компонент влага переходит из твердой фазы в газовую), трубы 6 и 7 предназначены для подачи влажного и отвода высушенного материала, а штуцеры 5 и 4для подвода и отвода сушильного агента.

Преимущества и недостатки сушилок с псевдоожиженным слоем материала аналогичны соответствующим адсорберам. Для устранения неравномерности высушивания материала в однокамерных сушилках вследствие существенного различия времени пребывания частиц в аппарате применяют либо многокамерные сушилки, представляющие собой последовательное или перекрестное соединение нескольких однокамерных, либо многоступенчатые сушилки (рис. 17.15). При необходимости для регулирования температуры на каждой ступени может устанавливаться змеевиковый теплообменник.

Рис. 17.15. Многоступенчатая сушилка с псевдоожиженным слоем: 1, 2штуцеры для входа и выхода сушильного агента; 3, 4трубы для подачи и отвода материала; 5распределительная решетка; 6переточная труба; 7затворы

Для сушки малого количества материала применяются однокамерные сушилки со взвешенным слоем материала периодического действия. В этом случае время сушки всех частиц одинаково.

Пневматические сушилки. Отличи-тельной особенностью данных сушилок является возможность совмещения процессов сушки и пневмотранспорта, что удобно использовать, например, в адсорбционной установке с движущимся плотным слоем адсорбента (рис. 16.8). Сушильный агент (нагретый воздух или топочные газы) подается в трубу 2 (рис.17.16) со скоростью в несколько раз превышающей скорость витания (разд. 5.5.6) и уносит зернистый материал, подводимый шнековым питателем 1. Структура потока монодисперсного высушиваемого материала в данной сушилке близка к модели идеального вытеснения, а скорость его перемещения относительно трубы, высота которой может достигать 20 м, равна разности скоростей сушильного агента и витания. Попадая в гравитационную камеру 3 с гораздо большей площадью поперечного сечения, скорость сушильного агента существенно

Рис. 17.16. Пневматическая сушилка: 1 шнековый питатель; 2труба; 3гравитационная камера; 4циклон

уменьшается, что приводит к процессу разделения газовзвеси за счет отстаивания. Окончательная очистка сушильного агента от мелких частиц материала происходит в циклоне 4.

Преимуществом пневматических сушилок по сравнению с сушилками с псевдоожиженным слоем материала является большая равномерность высушивания монодисперсного материала, обусловленная однородностью времени пребывания в аппарате, а недостатком большие энергозатраты на прокачку сушильного агента. Последние тем меньше, чем меньше размер частиц материала и их плотность.

При сушке полидисперсного материала более крупные частицы, требующие большей продолжительности сушки, обладают более высокой скоростью витания (5.207), будут медленнее подниматься по трубе и иметь большее время пребывания в зоне сушки, что способствует их лучшему высушиванию. В этих же целях используют разновидность пневматических сушилок аэрофонтанные сушилки. Их особенностью является коническая форма сушильной камеры с расширением в верхней части, что приводит к снижению скорости сушильного агента и осаждению наиболее крупных и массивных частиц, созданию их циркуляции, так как после высыхания масса этих частиц уменьшается и они уносятся потоком сушильного агента.

Распылительные сушилки. Основная особенность данных сушилок заключается в их назначении сушке жидких (например, раствор полимера) и пастообразных материалов. Диспергирование материала в сушильном агенте производится в распылителе 2 (рис. 17.17) с помощью форсунок или вращающихся дисков (разд. 5.5.3). Сушильный агент с высокой температурой (топочные газы или нагретый воздух) подается в камеру 1 через штуцер 3. Как правило, организуется прямоточное движение фаз, обеспечивающее контакт наиболее горячего сушильного агента с жидким высокодисперсным материалом (капли диаметром 2060 мкм) при достаточно «мягких» условиях, так как температура материала в первом периоде сушки близка к температуре мокрого термометра. Интенсивность сушки при этом чрезвычайно высока, что позволяет за очень малое время пребывания материала в аппарате (1530 секунд) достигнуть необходимого высушивания материала и превращения его в твердый порошкообразный продукт, отводимый через штуцер 4. Отработанный сушильный агент очищается от частиц материала предварительно в циклоне 6 и окончательно в рукавном фильтре 7. Высушенный материал выгружается с помощью шнека 8.

Рис. 17.17. Распылительная сушилка: 1 камера; 2распылитель; 3, 5штуцеры для входа и выхода сушильного агента; 4штуцер для выхода материала; 6циклон; 7рукавный фильтр; 8шнек для выгрузки высушенного материала

Иногда организуют противоточное движение фаз, подавая сушильный агент в нижнюю часть камеры 1. Это замедляет осаждение частиц материала, увеличивает время их пребывания в аппарате, обеспечивает контакт высушенного материала со свежим сушильным агентом, что позволяет получить материал с меньшим содержанием влаги. Однако в этом случае обеспечиваются более «жесткие» условия сушки, что допустимо не для всех материалов.